《《甾体及其苷》PPT课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《甾体及其苷》PPT课件.ppt（52页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、甾体皂苷是以C-27甾体化合物为苷元的一类皂苷。主要分布于百合科、薯蓣科和茄科植物中，其它科如玄参科、石蒜科、豆科、鼠李科的一些植物中也含有甾体皂苷，常用中药知母、麦冬、七叶一枝花等都含有大量的甾体皂苷。甾体皂苷元是医药工业中生产黄体酮、性激素及皮质激素的重要原料。,第九章 甾体及其苷,甾体化合物是天然广泛存在的一类化学成分，种类很多，包括动植物甾醇（也称固醇）、胆酸、维生素D、动物激素、肾上腺皮质激素、植物强心苷、蟾酥毒素、甾体生物碱、甾体药物、昆虫激素等。虽然这些成分来源不同、生理活性不同，但它们的化学结构中都具有甾体母核-环戊烷骈多氢菲。这类成分涉及到生理、保健、节育、医药、农业、畜牧业
2、等多方面，对动植物的生命活动起着重要的作用。,第一节 概 述,甾体化合物都具有环戊烷骈多氢菲的母核和三个侧链。“甾”字很形象地表示这类化合物的基本骨架。它最早是由脂类分离出来的一系列固体状醇类，故原名固醇类。甾类化合物与三萜类同源，均以角鲨烯为前体，但因脱掉甲基，碳数常为27-29，也有C21-甾类化合物。碳环常为四环型，D环为五元环。但有时C环为五元环。,谷甾醇,豆甾醇,菜油甾醇,胆固醇,研究进展,1903-1932年，甾醇及胆酸的研究阐明了甾体的碳架结构。1928-1960年，动物激素的发现和工业生产。1960-80年代末，避孕药物的合成及其应用与昆虫激素的发现。,结构特点与命名,1.结构
3、特征 在甾核上有三个侧链；C3常为羟基，可结合成苷；BC为反式稠合，AB、CD稠合有顺有反;R1、R2多为角甲基，R3是含有2、4、5、8、9、10个C原子的侧链。,甾体母核有七个手性碳原子，C5、C8、C9、C10、C13、C14、C17,故理论上应有27=128种光学异构体，但由于稠环的存在及其引起的空间阻碍，实际上可能存在的异构体大大减少，一般只以稳定的构型存在。,2.立体化学,3.母核的构型,甾体化合物的四个环之间，每两个环以碳碳单键稠和时，可以是顺式的，也可以是反式的。A/B环有顺式(5-H)或反式(5-H)稠和。B/C环是反式稠和（8-H/9-H)。C/D环有顺式(14-H)或 反
4、式稠和(14-H)。,4.取代基的构型,天然甾类成分C10、C13、C17侧链大多为-构型，以实线表示。由于C3上有羟基，故取代基的构型实质上是指C3羟基的空间排列，有两种类型的异构体：C3-OH,C10-CH3 顺式:型（实线表示）C3OH,C10-CH3 反式:型或epi(表)型（虚线表示）,第二节 结构类型与分布规律,自然界存在的甾体化合物包括植物甾醇、昆虫变态激素、强心苷、甾体皂苷与甾体生物碱等。主要区别在C17侧链上。C17 侧链是戊酸则为胆酸类；是不饱和内酯环则为强心苷类；是8-10个碳组成的脂肪烃衍生物则为甾醇和昆虫变态激素类；是羟基衍生物则为C21甾体化合物；是具有螺碳原子的含
5、氧杂环则为甾体皂苷；是含N、O的衍生物(N也可能在甾核其它位)则为甾体生物碱类。,C17侧链是戊酸,天然甾类不同类型,C21甾类（侧链为羟甲基衍生物）强心苷类（侧链为不饱和内酯环）甾体皂苷类（侧链为含氧螺杂环）,1.植物甾醇它是植物细胞的重要组分，常和油脂共存于植物种子、花粉中。常见有谷甾醇、豆甾醇、波甾醇等。,它们在植物界广泛分布，从低等的藻类、菌类及至种子植物中均含有多种甾醇，多以游离态或甙形式存在。谷甾醇在植物种子、叶部位等分布最广，常与豆甾醇混存。在药用植物有效成分分离过程中常能很容易地获得结晶，但较难得到纯品。早期获得的谷甾醇实际上是几种结构类似的甾醇混合物，从波菜中分离出的波甾醇也
6、是、等异构型的混晶,甾醇多为无色结晶，不溶于水，易溶于醇、氯仿等，具旋光性，LB 反应变色比三萜醇快。谷甾醇有镇咳、祛痰及降低血中胆固醇的作用。麦角甾醇和豆甾醇可促进人体内维生素D的合成。,.昆虫变态激素 最初发现于昆虫体内，属于内源激素，包括蜕皮激素，如蜕皮酮、羟基蜕皮甾酮等。结构特点为：C6为羰基；C17为含氧官能团侧链；分子中有多个羟基，在水中溶解度较大。A/B环处顺式者有变态活性。,60年代以来在许多植物中也陆续发现。已知裸子植物及被子植物中均有分布。其中桑科、唇形科、鸭跖草科及泽泻科等植物中比较丰富。如鸭跖草科的露水草地上部分此类成分含量1.2，地下部分含量高达2.9。在真蕨类的水龙
7、骨属、荚果蕨属等也有分布。,在川牛膝及台湾产牛膝根中均分离出此类激素。怀牛膝在民间用于活血化瘀、补肝肾、强筋骨，从中也分离到此类成分，被证明为其有效成分。它们是从醇浸膏的乙醚提取物中，用乙酸乙酯结晶后，再用乙醇、正已烷分步结晶获得牛膝甾酮和蜕皮酮。日本：七十年代即对日本产的180科1千余种植物进行筛选，发现包括蕨类在内的多种植物中含有蜕皮激素，从罗汉松、桑叶等中发现了相同或相似物质。,昆虫变态激素用途：主要用于养蚕业及农业害虫防治，称之为第三代杀虫剂。对人体也有促进蛋白质合成、排除体内胆固醇、降血脂、降血压、抑制血糖上升及促进肝功能恢复等作用，已有临床应用。,3.强心苷 强心苷是指植物体内含有
8、的对动物心脏有显著生理活性(强心)的一类甾体苷类化合物。多存在于许多有毒植物中尤其在夹竹桃科、玄参科、百合科、毛莨科、萝科、十字花科、桑科以及卫茅科等植物中较为普遍。临床上作为强心剂用于治疗心力衰竭和心律紊乱等症。若使用超过安全剂量，可使心脏中毒乃至死亡。,自1869年Nativelle从紫花洋地黄中分得强心苷开始，至本世纪八十年代，已分得六百余种化合物，一百五十余种苷元。富含强心苷的植物常见有黄花夹竹桃、羊角拗(夹竹桃科)、福寿草(毛莨科)、铃兰、万年青、海葱(百合科)等，强心苷可存在于植物的各个部分如叶、花、种子、鳞茎、树皮等。同一植物中常含有几十个结构类似的强心苷。强心苷在植物中含量较低
9、，总苷含量一般都在1以下，多以混合物共存，往往是多糖苷和不同程度的次级苷混存，且常与甾体皂苷伴生。,强心苷类结构共性：C3、C14均有OH(少数C3为OH)C17有个、不饱和内酯环(内酯五元环或内酯六元环，构型)；BC为反式稠合，CD顺式稠合，AB稠合有顺有反C13与甲基相连；C10与甲基、醛基或羟甲基相连。不饱和内酯环是具强心作用的主要官能团，而糖的连接增加了其水溶性和吸收排泄作用。糖连接愈多，则毒性愈小，疗效愈高。,根据C17不饱和内酯环结构将强心苷分为两大类：强心甾(烯)类(甲型)：不饱和内酯五元环。海葱甾(双烯)类(乙型)：不饱和内酯六元环前者较多，且主要应用于临床。如毒毛旋花甙元。,
10、一般毒性规律：甲型：苷元单糖苷二糖苷三糖苷乙型：苷元单糖苷二糖苷,4甾体皂甙 以C27甾体化合物为苷元的一类皂苷，基本骨架为螺旋甾烷及其异构体异螺旋甾烷，前者为L型(C25为S)，后者为D型(C25为R)。甾体皂苷不含羧基，因而又称为中性皂苷。常见甾体皂苷元有剑麻皂苷元、薯预皂苷元、洋菝葜皂苷元等；甾体皂苷除直接药用外，更多地应用于医药工业生产黄体酮、性激素及皮质激素。,甾体皂苷在植物中已发现近百种，但分布有限。大部分集中在单子叶植物的百合科、薯蓣科、龙舌兰科及姜科，其植物叶中往往含有0.10.5的游离皂苷元。双子叶植物仅在豆科、玄参科、蒺藜科、苦木科及茄科少数属种有分布。迄今已从薯蓣属植物中
11、共分得近个甾体皂苷元，以及大量甾体皂苷。含有强心苷的植物中常也含有甾体皂苷，如洋地黄种子中常含洋地黄皂苷。,结构特征 C17侧链有一特征的螺旋缩酮结构；C18、C19角甲基均为型。C3多有OH，双键常在5（6）、9（11）、25（27）等位，羟基多在C12上。F环有D(异)、L型；F环既有吡喃环，也有呋喃环，亦可开环。稠合方式：BC、CD为反式，AB可顺可反，即存在C5、C25两类差向异构体。,天然存在的螺旋甾烷存在C-5和C-25两类差向异构体，其它手性碳的构型是不变的。螺旋甾烷的侧链上有C-20，C-22和C-25三个手性中心，其中C-20和C-22分别为S和R构型，C-25产生的异构体在
12、植物界广泛存在。这两种异构体可相互转化。,（1）螺甾烷类(C25为S）与异螺甾烷类(C25为R）,盾叶薯蓣（D.zingiberensis）和穿龙薯蓣（D.nirponica）是国内生产薯蓣皂苷元的主要原料，前者的干燥茎中主要含三种皂苷：延令草次苷（trillin，99）、纤细皂苷（gracillin，100）和薯蓣皂苷元双葡萄糖苷（diosgenin-diglucoside，101），后者的主要甾体皂苷成分为薯蓣皂苷（dioscin，102）和纤细皂苷。,除了OH-3与糖结合成苷外，其它羟基也常与糖结合形成双糖链皂苷。如铃兰葡萄糖苷B（glucoconvallasaponin B，103）和
13、铃兰皂苷D（convallasaponin D，104）。,（）呋甾烷类(F环开环)和呋喃螺甾烷类(F环为呋喃环)这两种骨架均在新鲜植物材料中存在，在其干燥、贮藏过程中会发生变化。尤其是前者，原皂苷常发生酶促水解反应，在分离过程中已被转化为相应的次皂苷。对一些植物进行重新研究表明，这两类原皂苷在植物体内是普遍存在着的，而以前人们对其中的螺甾烷类次皂苷做过大量的研究工作。这两类原皂甙的共同特点是：形成双糖链皂苷，其中一条为分枝低聚糖链。,呋甾烷类(F环开环)：对新鲜的盾叶薯蓣研究表明，其中主要含有两种呋喃甾烷类原皂苷，原盾叶皂苷（protozingberenssaponin，117）和原纤细皂苷
14、（protogracillin，118）。,注意：环开裂的双糖链皂苷不具有皂苷通性，如无溶血作用，不能与胆甾醇形成复合物，也无抗菌活性。,呋喃螺甾烷类(F环为呋喃环)：这一类皂苷的数量很少，它与螺旋甾烷类皂苷不同之处是其苷元的F环是呋喃环，而不是吡喃环。从茄属新鲜植物中分得的两个皂苷癫茄皂苷A和B，其皂苷元为纽阿替皂甙元。,5甾族生物碱其母核是甾体，但骨架中又含有原子。甾族生物碱主要分布于茄科、百合科植物中仅在茄科茄属植物有60种植物中含有30余种这类化合物。其结构特点是C3-OH易结合成苷而存在澳洲茄胺、茄定、番茄定、番茄次碱、贝母碱、藜芦碱等。有些常作为提取甾体化合物的原料。,一、理化性质
15、1.强心苷强心苷都是中性化合物，为无色结晶或无定形粉末，味苦，有旋光性，能溶于甲醇、乙醇和水，难溶于乙醚、氯仿等。强心苷稳定性较差，在酸或酶作用下易水解或异构化。强心苷在水中的溶解性与糖的数目、种类及苷元上亲水基团的数目有关。乌本(箭毒)苷,G毒毛旋花苷(用以制药,非洲人用以制毒箭)乌本甙虽为单糖甙、整个分子却有八个羟基，水溶性大()。洋地黄毒苷虽是三糖苷，但三分子糖均为洋地黄毒糖，OH少，在水中溶解度小(140万)，而易溶于氯仿(140)。,第三节 理化性质与提取分离,2、甾体皂苷甾体皂苷熔点较高(200以上)，常在熔点前即分解。其苷元熔点随羟基增多而升高(200240)甾体皂苷及其苷元的旋
16、光性几乎都表现为左旋，未饱和的苷元及其乙酰化产物旋光性均较原苷元偏负(偏左旋)。甾体原皂苷易被植物体内的酶水解而产生次皂苷，使其水溶性降低。甾体皂苷亦有溶血性，如薯蓣皂苷。甾体皂苷乙醇溶液可与胆甾醇结合而以分子复合物形式沉淀。,显色反应与检识除与三萜皂苷、强心苷有类似的显色反应之外，还有以下特殊反应：LB反应：甾体皂甙经一系列色变，最后呈污绿色，而三萜皂苷最终显红、紫、兰色，以示区别三氯醋酸试验：将试剂滴加于有甾体皂苷的斑点上，热至60即有红色渐变为紫色，而三萜皂苷须热至100才显红、红紫色。,二、提取分离,1.甾体皂苷元的提取(1)酸水解法提取：在实验室先用甲醇(乙醇、丁醇)从植物中提出粗皂
17、苷，再酸水解，最后用有机溶剂萃取皂苷元。工业上直接酸水解：先用水浸透原料切片，再以浓硫酸使达量。在酸性溶液加热水解后，过滤，药渣水洗后干燥，再用有机溶剂提取甾体皂苷元，后一方法收率较低只有左右。(2)预发酵水解法：原料在酸水解元之前经预发酵或自然发酵处理，不但能缩短时间，还能提高苷元收得率。利用此法，黄姜(即盾叶薯蓣)可提高收得率40，穿山龙(即穿龙薯蓣)提高收率54左右。尔后，用HCl-丙酮体系在水解的基础上萃取苷元。,2.皂体皂苷的分离精制（1）沉淀法 有分段沉淀法、铅盐沉淀法和胆甾醇沉淀法。铅盐沉淀法主要用于分离酸性皂苷和中性皂苷。凡是具有OH的甾体皂苷均可被胆甾醇形成复合物而沉淀，沉淀
18、依次用水、乙醇、乙醚等洗涤，以除去糖、色素、油脂等杂质。沉淀干燥后即用索氏提取器以乙醚提出胆甾醇，残留物即为甾体皂甙。应注意，在某些药用植物体内，有的甾体皂苷可能与其共存的甾醇类已形成分子复合物，不能为稀醇或醇提取出来。,分段沉淀法是向粗皂苷的甲醇(乙醇)溶液中在剧烈搅拌下逐渐加入乙醚、丙酮或其混合液(11)，即有沉淀析出，开始析出时夹带较多杂质，后续沉淀纯度较高。分段沉淀或反复处理即可达精制目的。,(2)层析法常用氧化铝、硅胶吸附层析，以氯仿：甲醇、甲醇苯、氯仿乙酸乙酯水等混合溶剂梯度洗脱，从而分离皂苷元及其苷。但实验分离过程中常需反复柱层析分离纯化，才能得到单体。极性大的皂苷也可用分配层析
19、、HPLC及DCCC法分离。,实例穿山龙中薯蓣皂苷元的提取与分离穿山龙为薯蓣科薯蓣属植物穿龙薯蓣的干燥根茎。同属植物根茎中也含有多种结构骨架类似或相同的皂苷。穿山龙有祛风湿、止痛功效，常用于治疗风湿腰腿痛。但更大量地在工业上用于提取薯蓣皂甙元(1)结构与性质：薯蓣皂苷为无定形粉末或白色针状结晶，mp276277(分解)，不溶于水，可溶于乙醇、甲醇、醋酸，微溶于丙酮和戊醇，难溶于苯、乙醚等弱极性溶剂。其皂苷元mp204207，25D129(氯仿)，可溶于乙醚、石油醚、汽油和醋酸中，不溶于水。,薯蓣皂苷元俗称皂素，是近代制药工业中合成甾体激素和甾体避孕药的重要原料。因其苷元侧链易被降解，变为C21甾体孕甾烷的衍生物，而黄体激素与肾上腺皮质激素均属此类结构。,(2)提取分离流程：A 酸水解提取法,B 预发酵提取法,思考题,天然甾族化合物基本结构特征是什么?常见结构类型有哪些?并说明各自的结构特征。强心苷、甾体皂苷各有什么结构特征?按结构如何对它们进行分类，各自又有何结构特征?如何鉴别甾体皂苷与三萜皂苷?4.甾体皂甙在植物界分布状况如何?在医药工业有何用途?5.试述甾体皂苷、强心苷在结构上的异同点？,
